JP4554730B2 - 電子内視鏡及び電子内視鏡システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、可撓性導管からなるスコープと、このスコープを着脱自在に接続させるようになった画像信号処理装置とから成る電子内視鏡に関し、またそのような電子内視鏡と、そこに接続可能な画像処理用コンピュータとを具備する電子内視鏡システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
上述したようなタイプの電子内視鏡にあっては、スコープの先端部には固体撮像素子例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device)イメージセンサが設けられ、このＣＣＤイメージセンサは対物レンズ系と組み合わされる。また、かかるスコープ内には光ファイバー束からなる照明用光ガイドが挿通させられ、その先端部の端面に電子内視鏡のスコープの先端に位置して照明用レンズと組み合わされる。一方、スコープを着脱自在に接続させるようになった画像信号処理装置内にも照明用光ガイドが設けられ、画像信号処理装置とスコープとの接続時に、双方の照明用光ガイドは互いに接続されられる。
【０００３】
カラー映像を再現するために面順次方式を採用する電子内視鏡にあっては、画像信号処理装置内の照明用光ガイドは回転式三原色カラーフィルタを介して白色光源例えばキセノンランプと接続させられる。例えば、回転式三原色カラーフィルタとして回転式ＲＧＢカラーフィルタが用いられる場合には、画像信号処理装置内の照明用光ガイドには赤色光、緑色光及び青色光が順次導かれる。かくして、患者の体腔内へのスコープの挿入時、その先端側の対物レンズ系の前方が該スコープの照明用光ガイドの先端部端面から順次射出させられる三原色光でもって照明され、これにより光学的被写体像はＣＣＤイメージセンサの受光面に結像させられてアナログカラー画素信号として光電変換される。
【０００４】
画像信号処理装置には、ＣＣＤイメージセンサからアナログカラー画素信号を所定の周波数のクロックパルスで読み出すためのＣＣＤ駆動回路と、このＣＣＤ駆動回路で読み出されたアナログカラー画素信号をデジタルカラー画素信号に変換するアナログ／デジタル変換機と、このアナログ／デジタル変換機から得られるデジタルカラー画素信号をそれぞれの色毎に一時的に格納する３つのバッファメモリとが設けられる。３つのバッファメモリのそれぞれに各色の一フレーム分のデジタルカラー画素信号が格納されると、該バッファメモリからは三原色のデジタルカラー画素信号が同時に一水平走査分ずつ読み出され、このとき水平同期信号、垂直同期信号等の同期信号が加えられる。即ち、かかるバッファメモリからは三原色のデジタルカラービデオ信号が三原色のデジタルカラービデオ信号として読み出される。
【０００５】
画像信号処理装置には、更に、三原色のデジタルカラービデオ信号をアナログカラービデオ信号に変換するためのデジタル／アナログ変換器と、これらデジタル／アナログ変換から得られるアナログカラービデオ信号から高周波ノイズを除去するローパスフィルタと、このローパスフィルタを経たアナログカラービデオ信号を増幅する増幅器とが設けられる。その後、三原色のアナログカラービデオ信号は画像信号処理装置からＴＶモニタ装置に対して出力され、そこで光学的被写体像が三原色のアナログカラービデオ信号に基づいて所定の映像再現方式（ＮＴＳＣ方式あるいはＰＡＬ方式）に従ってカラー映像として再現される。
【０００６】
一方、カラー映像を再現するために微細な三原色フィルタ要素をモザイク状に配列したカラーフィルタアレイをＣＣＤイメージセンサの受光面に適用したカラー同時方式を採用する電子内視鏡にあっても、ＣＣＤイメージセンサからアナログカラー画素信号が所定の周波数のクロックパルスで読み出された後、そのアナログカラー画素信号はデジタルカラー画素信号に変換されてバッファメモリに一時的に格納される。バッファメモリからは三原色のデジタルカラー画素信号が同時に一水平走査分ずつ分離されて読み出され、このとき水平同期信号、垂直同期信号等の同期信号が加えられる。即ち、バッファメモリからは三原色のデジタルカラー画素信号が三原色のデジタルカラービデオ信号として読み出される。その後、三原色のデジタルカラービデオ信号は上述の面順次方式の場合と同様な態様で処理される。
【０００７】
以上で述べたように、従来の電子内視鏡では、ＣＣＤイメージセンサで得られたアナログ画素信号を一旦デジタル画素信号に変換し、次いでそのデジタル画素信号に基づいてデジタルビデオ信号を作成し、その後デジタルビデオ信号をアナログビデオ信号に変換し、そのアナログビデオ信号じ基づいて光学的被写体像を再現するという複雑な画像信号処理が行われる。従って、電子内視鏡の画像信号処理装置の回路構成の規模が大きくなり、このため電子内視鏡の製造コストが高く付き、またその消費電力も大きなものとなる。
【０００８】
ところで、電子内視鏡を用いる診療分野では、電子内視鏡による映像をその使用現場だけでＴＶモニタ装置で再現するだけでなく、そこから遠く離れた別室のＴＶモニタ装置での映像再現が望まれ、また再現映像をビデオテープレコーダ、プリンタ、画像処理用コンピュータ等で処理することも望まれている。このような要望に応えるためには、電子内視鏡の画像信号処理装置から出力されるアナログビデオ信号を再びデジタルビデオ信号に変換することが必要となる。そこで、従来では、電信内視鏡の画像信号処理装置にビデオ信号処理装置を接続し、そのビデオ信号処理装置で該画像信号処理装置からのアナログビデオ信号をデジタルビデオ信号に変換した後に外部に出力するという方法が提案されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来提案されているような方法では、アナログビデオ信号を出力する場合及びデジタルビデオ信号を出力する場合のいずれにおいても、そのビデオ信号を受信する個々の機器側の規格に応じてビデオ信号生成回路及び出力端子が必要となり、このため電子内視鏡の回路構成が複雑化して大型化するということが問題とされている。
【００１０】
それ故、本発明の目的は、可撓性導管からなるスコープと、このスコープを着脱自在に接続させるようになった画像信号処理装置とから成る電子内視鏡であって、その回路構成を大幅に簡略化すると共にその小型化を図ることである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の局面によれば、スコープと、このスコープを着脱自在に接続させるようになった画像信号処理装置とから構成される電子内視鏡であって、スコープが光学的被写体像をアナログ画素信号に変換する光電変換撮像手段を包含し、画像信号処理装置が光電変換撮像手段からアナログが疎信号を所定の周波数のクロックパルスに従って読み出すアナログ画素信号読出し手段と、このアナログ画素信号読出し手段によって読み出されたアナログ画素信号をデジタル画素信号に変換するアナログ／デジタル変換手段と、このアナログ／デジタル変換手段によって変換されたデジタル画素信号を所定の周波数のクロックパルスに従って外部に出力するデジタル画素信号出力手段とを包含する電子内視鏡が得られる。
【００１２】
本発明の第１の局面による電子内視鏡にあっては、デジタル画素信号出力手段の動作は画像処理用コンピュータの所定の規格化インターフェース回路、例えばＲＳ−２３２Ｃインターフェース回路あるいはＲＳ−４２２インターフェース回路等により制御され得る。
【００１３】
本発明による第２の局面によれば、スコープと、このスコープを着脱自在に接続させるようになった画像信号処理装置とから構成される電子内視鏡であって、スコープが光学的被写体像をアナログ画素信号に変換する光電変換撮像手段を包含し、画像信号処理装置が光電変換撮像手段からアナログ画素信号を所定の周波数のクロックパルスに従って読み出すアナログ画素信号読出し手段と、このアナログ画素信号読出し手段によって読み出されたアナログ画素信号をデジタル画素信号に変換するアナログ／デジタル変換手段と、このアナログ／デジタル変換手段によって変換されたデジタル画素信号をシリアルデジタル画素信号に変換するパラレル／シリアル変換手段と、このパラレル変換手段からシリアルデジタル画素信号を所定の周波数のクロックパルスに従って外部に出力するデジタル画素信号出力手段とを包含する電子内視鏡が得られる。
【００１４】
本発明の第２の局面による電子内視鏡にあっては、デジタル画素信号出力手段の動作は画像処理用コンピュータの所定の規格化インターフェース回路、例えばＩＥＥＥ１３９４シリアルインターフェース回路等により制御され得る。
【００１５】
本発明の第３の局面によれば、スコープと、このスコープを着脱自在に接続させるようになった画像信号処理装置とから構成される電子内視鏡と、この電子内視鏡と接続可能な画像処理用コンピュータとを具備する電子内視鏡システムであって、スコープが光学的被写体像をアナログ画素信号に変換する光電変換撮像手段を包含し、画像信号処理装置が光電変換撮像手段からアナログ画素信号を所定の周波数のクロックパルスに従って読み出すアナログ画素信号読出し手段と、このアナログ画素信号読出し手段によって読み出されたアナログ画素信号をデジタル画素信号に変換するアナログ／デジタル変換手段と、このアナログ／デジタル変換手段によって変換されたデジタル画素信号を所定の周波数のクロックパルスに従って外部に出力するデジタル画素信号出力手段とを包含し、画像処理用コンピュータがデジタル画素信号出力手段と接続されるようになった所定の規格化インターフェース回路を包含し、デジタル画素信号出力手段の動作が規格化インターフェース、例えばＲＳ−２３２Ｃインターフェース回路あるいはＲＳ−４２２インターフェース回路により制御されることを特徴とする電子内視鏡システムが得られる。
【００１６】
本発明の第４の局面によれば、スコープと、このスコープを着脱自在に接続させるようになった画像信号処理装置とから構成される電子内視鏡と、この電子内視鏡と接続可能な画像処理用コンピュータとを具備する電子内視鏡システムであって、スコープが光学的被写体像をアナログ画素信号に変換する光電変換撮像手段を包含し、画像信号処理装置が光電変換撮像手段からアナログ画素信号を所定の周波数のクロックパルスに従って読み出すアナログ画素信号読出し手段と、このアナログ画素信号読出し手段によって読み出されたアナログ画素信号をデジタル画素信号に変換するアナログ／デジタル変換手段と、このアナログ／デジタル変換手段によって変換されたデジタル画素信号をシリアルデジタル画素信号に変換するパラレル／シリアル変換手段と、このパラレル変換手段からシリアルデジタル画素信号を所定の周波数のクロックパルスに従って外部に出力するデジタル画素信号出力手段とを包含し、画像処理用コンピュータがデジタル画素信号出力手段と接続されるようになった所定の規格化インターフェース回路を包含し、デジタル画素信号出力手段の動作が規格化インターフェース回路、例えばＩＥＥＥ１３９４シリアルインターフェース回路により制御されることを特徴とする電子内視鏡システムが得られる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明による電子内視鏡の幾つかの実施形態について添付図面を参照して説明する。
【００１８】
図１を参照すると、本発明による電子内視鏡の第１の実施形態がブロック図として示される。電子内視鏡は可撓性導管からなるスコープ１０を具備し、このスコープ１０はプロセッサと呼ばれる画像信号処理装置１２に着脱自在に接続されるようになっている。スコープ１０の先端部即ち遠位端には固体撮像素子としてＣＣＤイメージセンサ１４が設けられ、このＣＣＤイメージセンサ１４は対物レンズ１６と組み合わされ、この対物レンズ系１６によって撮られた光学的被写体像がＣＣＤイメージセンサ１４の受光面に結像させられる。
【００１９】
また、スコープ１０内には光ファイバー束からなる光ガイド１８が挿通させられ、この光ガイド１８の遠位端はスコープ１０の遠位端まで延び、そこには照明用レンズ２０が組み込まれる。光ガイド１８の近位端は画像信号処理装置１２へのスコープ１０の接続時に該画像信号処理装置１２内の光ガイド２２の外側端に接続され、光ガイド２２の内側端はキセノンランプあるいはハロゲンランプ等の白色光源２４に光学的に接続される。即ち、白色光源２４から光ガイド２２の内側端面に到る経路は該白色光源２４から射出される射出光のための光路とされ、この光路を介して光ガイド２２の内側端は白色光源２４と接続される。かかる光路には絞り２６及び集光レンズ２８が順次配置され、絞り２６は白色光源２４からの光量を適宜調節するために用いられ、また集光レンズ２８は絞り２６を経た光を光ガイド２２の内側端面に集光させるために用いられる。
【００２０】
図１に示す電子内視鏡では、カラー映像を再現するために面順次方式が採用されるので、光ガイド２２の内側端面と集光レンズ２８との間に回転式三原色カラーフィルタとして回転式ＲＧＢカラーフィルタ３０が介在させられる。回転式ＲＧＢカラーフィルタ３０は円板要素から成り、この円板要素には赤色フィルタ、緑色フィルタ及び青色フィルタが設けられ、これら色フィルタはそれぞれセクタ形状とされる。赤色フィルタ、緑色フィルタ及び青色フィルタはそれぞれの中心がほぼ120 ゜の角度間隔となるように円板要素の円集方向に沿って配置され、互いに隣接する色フィルタ間の領域は遮光領域とされる。
【００２１】
回転式三原色カラーフィルタ３０はサーボモータあるいはステップモータのような駆動モータ３２によって回転駆動させられ、その回転周波数は適宜決められる。回転式ＲＧＢカラーフィルタの回転駆動中、光ガイド１８の遠位端の端面からは赤色光、緑色光及び青色光が上述の回転周波数に応じた所定の時間間隔で順次射出させられて、被写体は赤色光、緑色光及び青色光でもって順次照明され、その各色の光学的被写体像が結像レンズ１６によってＣＣＤイメージセンサ１４の受光面に順次結像される。ＣＣＤイメージセンサ１４はその受光面に結像された各色の光学的被写体像を一フレーム分のアナログ画素信号に光電変換し、その各色の一フレーム分のアナログ画素信号は各色の照明時間に続く次の遮光時間に亘ってＣＣＤイメージセンサ１４から順次読み出される。
【００２２】
図１に示すように、画像信号処理装置１２にはシステムコントローラ３４が設けられ、このシステムコントローラはマイクロコンピュータから構成される。即ち、システムコントローラ３４は中央演算処理ユニット（ＣＰＵ）、種々のルーチンを実行するためのプログラム、常数等を格納する読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、データ等を一時的に格納する書込み／読出し自在なメモリ（ＲＡＭ）から成り、電子内視鏡の作動全般を制御する。
【００２３】
絞り２６はアイリス駆動回路３６によって駆動され、これにより絞り２６の開度が調節させられる。また、白色光源２４は電源回路３８によって給電され、回転式ＲＧＢカラーフィルタ３０の駆動モータ３２は駆動回路４０から出力される駆動パルスによって回転駆動作せられる。アイリス駆動回路３６、電源回路３８及び駆動回路４０は出力ポートインターフェース回路４２を介してシステムコントローラ３４に接続され、それら回路の動作はシステムコントローラ３４によって制御される。
【００２４】
スコープ１０が画像信号処理装置１２に接続されると、図１に示すように、ＣＣＤイメージセンサ１４は画像信号処理装置１２内のＣＣＤドライバ回路４４及び相関二重サンプリング回路４６に接続される。ＣＣＤドライバ回路４４及び相関二重サンプリング回路４６はタイミングジェネレータ４８から出力される所定周波数のクロックパルスによって作動させられ、タイミングジェネレータ４８はコントローラ５０によって制御される。なお、コントローラ５０もシステムコントローラ３４と同様にマイクロコンピュータから構成される。
【００２５】
ＣＣＤドライバ回路４４からはＣＣＤイメージセンサ１４にＣＣＤ駆動信号が出力され、これによりＣＣＤイメージセンサ１４からアナログ画素信号が読み出され、その読出しアナログ画素信号は相関二重サンプリング回路４６に対して出力され、そこでリセットノイズ等が低減される。次いで、アナログ画素信号はアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器５２に対して出力され、そこでデジタル画素信号に変換される。Ａ／Ｄ変換器５２からのデジタル画素信号の出力はタイミングジェネレータ４８から出力される所定周波数のサンプリングクロックパルスに従って行われる。Ａ／Ｄ変換器５２から出力されたデジタル画素信号はフォトカプラ５４を介してバッファメモリ５６に対して出力されてそこに一時的に保持される。また、バッファメモリ５６からのデジタル画素信号の出力を制御するために、タイミングジェネレータ４８から第１の制御信号がフォトカプラ５８を介してバッファメモリ６０に対して出力され、そこで該第１の制御信号はバッファメモリ６０に一時的に保持される。
【００２６】
バッファメモリ５６から出力されるデジタル画素信号は例えば８ビット構成とされ、またバッファメモリ６０から出力される第１の制御信号は例えば２ビット構成とされる。図２のタイミングチャートに示すように、２ビット構成の第１の制御信号のうちの一方は所定周波数のクロックパルス（ＣＬＫ）であり、その他方はディスネーブル／イネーブル（Ｄ／Ｅ）信号である。クロックパルス（ＣＬＫ）の出力はディスネーブル／イネーブル（Ｄ／Ｅ）信号によって制御される。
即ち、ディスネーブル／イネーブル（Ｄ／Ｅ）信号がローレベル（ディスネーブル）のとき、クロックパルス（ＣＬＫ）の出力は無効化され、ディスネーブル／イネーブル（Ｄ／Ｅ）信号がハイレベル（イネーブル）のとき、クロックパルス（ＣＬＫ）の出力が有効化される。バッファメモリ５６からの８ビット構成のデジタル画素信号はクロックパルス（ＣＬＫ）に従って出力される。なお、バッファメモリ５６及び６０からのデジタル画素信号及び第１の制御信号の出力タイミングはシステムコントローラ３４によって制御される。
【００２７】
図１に示すように、スコープ１０には適当な読出し専用メモリ例えば再書込み可能な読出し専用メモリ（ＥＰＲＯＭ）６２が設けられ、このＥＰＲＯＭ６２にはスコープ１０についての種々の情報データが書き込まれている。特に、本発明に関連する情報として、スコープ１０に用いられているＣＣＤイメージセンサ１４のアナログ画素信号を読み出して処理する際のクロックパルス周波数情報データ、ＣＣＤイメージセンサ１４の画素数情報データ、三原色の各色のデジタル画素信号のゲイン情報データ、ガンマ補正情報データ、輪郭強調情報データ等が挙げられる。なお、画像信号処理装置１２に接続可能なスコープとしては、現在のところ最低でも200 種類程知られており、これらスコープで用いられるＣＣＤイメージセンサには種々のタイプのものがあり、それらタイプに応じて上述のクロックパルス周波数情報データ及び画素数情報データ等が異なったものとなる。
【００２８】
スコープ１０が画像信号処理装置１２に接続されると、ＥＰＲＯＭ６２はコントローラ５０に接続され、コントローラ５０はＥＰＲＯＭ６２から該スコープ１０に関する情報データを読み出してそのＲＡＭ内に格納する。そこで、コントローラ５０では、かかる情報データのうちクロックパルス周波数情報データに基づいて、タイミングジェネレータ４８から相関二重サンプリング回路４６に対して出力されるべきクロックパルスの周波数及びタイミングジェネレータ４８からＡ／Ｄ変換器５２に対して出力されるべきサンプリングクロックパルスの周波数が決定され、またかかる情報データのうちクロックパルス周波数情報データ及び画素数情報データに基づいて、タイミングジェネレータ４８からバッファメモリ６０に対して出力されるべき第１の制御信号が作成される。
【００２９】
コントローラ５０はフォトカプラ６４を介してシステムコントローラ３４に接続され、コントローラ５０にはシステムコントローラ３４から種々の指令信号等が送られ、またコントローラ５０からシステムコントローラ３４には種々の情報データ等が送られる。コントローラ５０からシステムコントローラ３４に送られた情報データは第２の制御信号としてインターフェース回路６６を介して外部に出力される。
【００３０】
本発明によれば、ＣＣＤイメージセンサ１４で撮られた光学的被写体像を再現するために、図１に示すように、電子内視鏡の画像信号処理装置１２には画像処理用コンピュータ６８が接続され、かつ画像処理用コンピュータ６８にはＴＶモニタ装置７０が接続される。画像処理用コンピュータ６８には中央演算処理ユニット（ＣＰＵ）７２が設けられ、また図１には図示されないが、種々のルーチンを実行するためのプログラム、常数等を格納する読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、データ等を一時的に格納する書込み／読出し自在なメモリ（ＲＡＭ）等も設けられる。画像処理用コンピュータ６８には、更に、回路ボード７４及びインターフェース（Ｉ／Ｆ）コントローラ７６が設けられる。
【００３１】
図１から明らかなように、回路ボード７４にはバッファメモリ５６からのデジタル画素信号及びバッファメモリ６０からの第１の制御信号（ＣＬＫ：Ｄ／Ｅ）が入力される。また、Ｉ／Ｆコントローラ７６とインターフェース回路６６とは互いに接続され、インターフェース回路６６から第２の制御信号がＩ／Ｆコントローラ７６に対して出力されるだけでなく、Ｉ／Ｆコントローラ７６から種々の指令信号等がインターフェース回路６６に対して出力される。なお、第２の制御信号には、上述したようなＣＣＤイメージセンサ１４の画素数情報データや三原色の各色のデジタル画素信号のゲイン情報データ等が含まれる。なお、インターフェース回路６６には例えばＲＳ−２３２Ｃインターフェースの回路構成あるいはＲＳ−４２２インターフェースの回路構成を与えることができる。
【００３２】
なお、ＣＣＤドライバ回路４４、相関二重サンプリング回路４６がタイミングジェネレータ４８、コントローラ５０及びＡ／Ｄ変換器５２を含む回路がスコープ側回路として構成され、このスコープ側回路がフォトカプラ５４、５８及び６４によって画像信号処理装置１２の他の回路から電気的に絶縁される。即ち、各フォトカプラ５４、５８、６４では、そこを通る電気信号が一旦光信号に変換された後に再び電気信号に戻されるので、上述のスコープ側回路と画像信号処理装置１２の他の回路とは互いに電気的に絶縁された状態となるので、たとえ画像信号処理装置１２のその他の回路あるいはそこに接続された画像処理用コンピュータ６８側で漏れ電流等が発生したとしても、その漏れ電流がスコープ１０まで至ることはなく、患者の安全が常に確保され得る。
【００３３】
なお、図１に示す実施形態では、スコープ側回路と画像信号処理装置１２の他の回路とを互いに電気的に絶縁するための絶縁回路手段として、フォトカプラが用いられているが、その他の絶縁回路手段として、例えば一次側コイル及び二次側コイルから成る絶縁トランスを用いることもできる。
【００３４】
図３を参照すると、上述した回路ボード７４の回路構成がが詳細に図示され、この回路ボード７４は画像処理用コンピュータ６８の内蔵スロットに着脱自在に装着されるようになっている。回路ボード６８にはモニタコントローラ７８が設けられ、このモニタコントローラ７８はマイクロコンピュータとして構成される。モニタコントローラ７８はバスインターフェース回路８０を介して画像処理用コンピュータ６８の中央演算処理ユニット（ＣＰＵ）７２に接続され、画像処理用コンピュータ６８に接続されるＴＶモニタ装置７０の作動を制御するためのものである。
【００３５】
図３に示すように、回路ボード６８にはデジタル信号処理回路８２が設けられ、このデジタル信号処理回路８２には画像信号処理装置１２のバッファメモリ５６及び６０のそれぞれから出力されるデジタル画素信号及び第１の制御信号（ＣＬＫ：Ｄ／Ｅ）が入力されるようになっている。一方、インターフェース回路６６からＩ／Ｆコントローラ７６に送られた第２の制御信号は画像処理用コンピュータ６８のメモリ（ＲＡＭ）内に取り込まれる。デジタル信号処理回路８２では、そこに順次入力されて来る三原色のデジタル画素信号に対して、ゲイン補正処理、ガンマ補正処理、輪郭強調処理等の画像処理が適宜施され、そのような画像処理はインターフェース回路６６からの第２の制御信号（情報データ）に基づいてＣＰＵ７２によってバスインターフェース回路８０を通して行われる。
【００３６】
デジタル信号処理回路８２には、一フレーム分のデジタル画素信号を格納し得るようなメモリが３つ設けられ、それらメモリには、上述したような画像処理後のデジタル画素信号が三原色の各色毎に一フレーム分ずつ書き込まれ、この書込みはデジタル信号処理回路７４に入力される第１の制御信号（ＣＬＫ、Ｄ／Ｅ）に従って行われる。上述した３つのメモリ三原色のデジタル画素信号が書き込まれた後、それらメモリからは三原色のデジタル画素信号がモニタコントローラ７８から該メモリに対して出力される所定周波数のクロックパルス、水平同期信号及び垂直同期信号に従ってデジタルカラービデオ信号Ｒ、Ｇ及びＢとして同時に読み出される。
【００３７】
デジタルカラービデオ信号Ｒ、Ｇ及びＢはデジタル／アナログ変換回路８４に対して出力される。デジタル／アナログ変換回路８４には３つのデジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）変換器８４Ｒ、８４Ｇ及び８４Ｂが設けられ、デジタルカラービデオ信号Ｒ、Ｇ及びＢのそれぞれはＤ／Ａ変換器８４Ｒ、８４Ｇ及び８４Ｂによってアナログカラービデオ信号Ｒ、Ｇ及びＢに変換される。アナログカラービデオ信号Ｒ、Ｇ及びＢのそれぞれは増幅器８６Ｒ、８６Ｇ及び８６Ｂによって増幅され、次いで画像処理用コンピュータ６８に接続されたＴＶモニタ装置７０に送られ、そこでＣＣＤイメージセンサ１４によって撮られた光学的被写体像がカラー映像として再現される。
【００３８】
図３に示すように、デジタル信号処理回路８２から延びる信号ラインのそれぞれにはデジタル加算器８８Ｒ、８８Ｇ及び８８Ｂが設けられ、各デジタル加算器８８Ｒ、８８Ｇ、８８Ｂにはモニタコントローラ７８からデジタル文字信号が適宜出力される。即ち、デジタル信号処理回路８２から出力されるデジタルカラービデオ信号Ｒ、Ｇ及びＢのそれぞれにはデジタル加算器８８Ｒ、８８Ｇ及び８８Ｂによってデジタル文字信号が付加され、これによりＴＶモニタ装置７０の表示画面には再現映像と共に適当な文字情報が表示され得る。なお、そのような文字情報としては、例えば患者についての情報等が挙げられ、またデジタル文字信号の入力については画像処理用コンピュータ６８のキーボード等で行うことができる。
【００３９】
図４を参照すると、本発明による電子内視鏡の第２の実施形態がブロック図として示される。第２の実施形態では、カラー映像の再現のためにカラー同時方式が採用され、この点を除けば、第２の実施形態は第１の実施形態と実質的に同じ構成を持つ。なお、図４では、第１の実施形態で説明した構成要素と同じ構成要素については同じ参照符号が用いられている。
【００４０】
図４から明らかなように、第２の実施形態では、カラー同時方式が採用されているので、回転式ＲＧＢカラーフィルタ及びそれに関連した構成要素は省かれている。また、ＣＣＤイメージセンサ１４の受光面には微細な三原色フィルタ要素例えば赤色フィルタ要素、緑色フィルタ要素及び青色フィルタ要素をモザイク状に配列したカラーフィルタアレイが適用される。この場合、ＣＣＤイメージセンサ１４から読み出される一水平走査線分のアナログ画素信号にはアナログ赤色画素信号、アナログ緑色画素信号及びアナログ青色画素信号が周期的に含まれ、このためバッファメモリ５６からはデジタル赤色画素信号、デジタル緑色画素信号及びデジタル青色画素信号が周期的に出力される。
【００４１】
従って、第１の実施形態では、回路ボード６８のデジタル信号処理回路７４の３つのメモリのそれぞれに三原色のデジタル画素信号が一フレーム毎に書き分けられるのに対して、第２の実施形態では、デジタル信号処理回路７４の転送されて来る三原色のデジタル画素信号は上述の３つのメモリのそれぞれに対して画素信号毎に書き分けられなければならない。この点を除けば、第２の実施形態でも第１の実施形態の場合同様な態様でデジタルカラービデオ信号を得ることができる。
【００４２】
図５を参照すると、本発明による電子内視鏡の第３の実施形態がブロック図として示され、同図では、第１の実施形態で説明した構成要素と同様な構成要素については同じ参照符号が用いられている。なお、第３の実施形態では、第１の実施形態と同様に、カラー映像の再現のために面順次方式が採用される。
【００４３】
図５に示すように、第３の実施形態では、画像信号処理装置１２のＡ／Ｄ変換器５２からフォトカプラ５４を介して出力されるデジタル画素信号並びにタイミングジェネレータ４８からフォトカプラ５８を介して出力される第１の制御信号（ＣＬＫ、Ｄ／Ｅ）はシステムコントローラ３４に入力され、そこでデジタル画素信号及び制御信号（ＣＬＫ、Ｄ／Ｅ）はコントローラ５０からフォトカプラ６４を介してシステムコントローラ３４に対して出力される情報データ即ち第２の制御信号と共に纏めて処理される。その後、デジタル画素信号、第１の制御信号（ＣＬＫ、Ｄ／Ｅ）及び第２の制御信号は適当なビット数のパラレルデジタルデータとしてシステムコントローラ３４からパラレル／シリアル（Ｐ／Ｓ）変換器９０に対して出力され、そこでシリアルデジタルデータに順次変換される。次いで、シリアルデジタルデータはＰ／Ｓ変換器９０から外部に出力される。
【００４４】
第３の実施形態にあっては、電子内視鏡の画像信号処理装置１２は近年注目されているＩＥＥＥ１３９４シリアルインターフェース回路を搭載した画像処理用コンピュータ９２に接続され得るように構成される。ＩＥＥＥ１３９４シリアルインターフェース回路では、データ転送速度は100Mビット／秒以上であり、非圧縮のデジタル動画データを転送するのに十分である。また、デジタル動画データの転送時にデジタル画像信号だけでなく種々の制御信号や情報データ等も同時に転送することが可能である。なお、ＩＥＥＥ１３９４シリアルインターフェース回路では、デジタルデータをシリアルデジタルデータとして転送することが要求される。
【００４５】
図５に示すように、画像処理用コンピュータ９２にはＴＶモニタ装置９４が接続され、ＣＣＤイメージセンサ１４で撮られた光学的被写体像はＴＶモニタ装置９４で再現される。画像処理用コンピュータ９２には中央演算処理ユニット（ＣＰＵ）９６が設けられ、また図５には図示されないが、種々のルーチンを実行するためのプログラム、常数等を格納する読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、データ等を一時的に格納する書込み／読出し自在なメモリ（ＲＡＭ）等も設けられる。画像処理用コンピュータ９２には、更に、回路ボード９８及びインターフェース（Ｉ／Ｆ）コントローラ１００が設けられる。
【００４６】
回路ボード９８はバッファメモリ９８Ａ及びカラーエンコーダ９８Ｂを包含し、Ｉ／Ｆコントローラ１００には上述したＩＥＥＥ１３９４シリアルインターフェース回路が含まれる。バッファメモリ９８ＡはＩ／Ｆコントローラ１００を介してＰ／Ｓ変換キーボード９０に接続され、一方カラーエンコーダ９８Ｂを介してＴＶモニタ装置９４に接続される。バッファメモリ９８Ｂ及びＩ／Ｆコントローラ１００はそれぞれＣＰＵ９６に接続される。
【００４７】
上述したように、Ｐ／Ｓ変換器８２からＩ／Ｆコントローラに送信されてくるデジタルシリアルデータにはデジタル画素信号だけでなく第１及び第２の制御信号も含まれ、Ｉ／Ｆコントローラ１００では、一フレーム分の各色のデジタル画素信号は第２の制御信号（情報データ）に基づいて順次適宜処理された後に第１の制御信号（ＣＬＫ：Ｄ／Ｅ）に基づいてバッファメモリ９８Ｂに格納されて展開される。次いで、バッファメモリ９８Ｂから読み出されたデジタル画素信号はカラーエンコーダ９８Ｂに対して出力され、カラーエンコーダ９８Ｂでは、該デジタル画素信号に基づいてカラービデオ信号が生成される。続いて、カラービデオ信号はＴＶモニタ装置９４に送られ、該カラービデオ信号に基づく映像再現が行われる。
【００４８】
図６を参照すると、本発明による電子内視鏡の第４の実施形態がブロック図として示され、同図では、第１の実施形態で説明した構成要素と同様な構成要素については同じ参照符号が用いられている。なお、第４の実施形態では、第２の実施形態と同様に、カラー映像の再現のためにカラー同時方式が採用される。
【００４９】
第３の実施形態と同様、第４の実施形態でも、電子内視鏡の画像信号処理装置１２は第３の実施形態で説明したような画像処理コンピュータ（９２）に接続され、そのＩ／Ｆコントローラ（１００）にはＩＥＥＥ１３９４シリアルインターフェース回路が含まれる。第２の実施形態の説明で述べたように、カラー同時方式では、ＣＣＤイメージセンサ１４の受光面には微細な三原色フィルタ要素例えば赤色フィルタ要素、緑色フィルタ要素及び青色フィルタ要素をモザイク状に配列したカラーフィルタアレイが適用される。従って、第２の実施形態の場合と同様に、ＣＣＤイメージセンサ１４から読み出される一水平走査線分のアナログ画素信号にはアナログ赤色画素信号、アナログ緑色画素信号及びアナログ青色画素信号が周期的に含まれ、このためＡ／Ｄ変換器５２からはデジタル赤色画素信号、デジタル緑色画素信号及びデジタル青色画素信号が周期的に出力され、これら三原色のデジタル画素信号はシステムコントローラ３４に入力される。
【００５０】
勿論、第４の実施形態でも、第３の実施形態と同様に、デジタル画素信号、制御信号（ＣＬＫ、Ｄ／Ｅ）及び情報データは適当なビット数のパラレルデジタルデータとしてシステムコントローラ３４からパラレル／シリアル（Ｐ／Ｓ）変換器９０に対して出力され、そこでシリアルデジタルデータに順次変換される。次いで、シリアルデジタルデータはＰ／Ｓ変換器９０から画像処理用コンピュータ（９２）のＩ／Ｆコントローラ（１００）に含まれるＩＥＥＥ１３９４シリアルインターフェース回路に対して転送される。
【００５１】
ところで、近年の画像処理用コンピュータの発展に伴い、ＴＶモニタ装置での映像再現のために、従来の再現方式例えばＮＴＳＣ方式やＰＡＬ方式が必ずしも必要とされない。この場合、画像処理用コンピュータでは、その画像処理用プログラムに応じたフォーマットでビデオ信号が作成され、そのビデオ信号に基づいてＴＶモニタ装置で映像再現が行われることになるので、電子内視鏡の画像信号処理装置からのアナログビデオ信号の出力を省いたとしても映像再現について特に問題となることはない。
【００５２】
【発明の効果】
以上の記載から明らかなように、本発明による電子内視鏡では、固体撮像素子から得られたアナログ画素信号をデジタル画素信号に変換したものを外部に出力するようになっているので、電子内視鏡の画像信号処理装置の回路構成を簡素化し得ると共にその全体構成の小型化を図ることができる。また、アナログ画素信号は最も早い段階でデジタル画素信号に変換された状態で外部に出力されるので、ノイズの少ない状態でデータ画素信号を処理し得るという利点も得られる。更に、本発明によれば、画像処理コンピュータの回路ボードは着脱自在に装着されるようになっているので、映像再現についてはどのような規格のインターフェース回路を用いても対処し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による電子内視鏡の第１の実施形態を示す概略ブロック図である。
【図２】図１の電子内視鏡の画像信号処理装置から転送されるデジタル画素信号とその転送を制御する制御信号との関係を示すタイミングチャートである。
【図３】図１の電子内視鏡の画像信号処理装置に接続されるようになった画像処理用コンピュータに搭載される回路ボードの回路構成を示す概略ブロック図である。
【図４】本発明による電子内視鏡の第２の実施形態を示す概略ブロック図である。
【図５】本発明による電子内視鏡の題３の実施形態を示す概略ブロック図である。
【図６】本発明による電子内視鏡の第４の実施形態を示す概略ブロック図である。
【符号の説明】
１０ スコープ
１２ 画像信号処理装置
１４ ＣＣＤイメージセンサ
３０ 回転式ＲＧＢカラーフィルタ
３４ システムコントローラ
４４ ＣＣＤドライバ回路
４６ 相関二重サンプリング回路
４８ タイミングジェネレータ
５０ コントローラ
５２ アナログ／デジタル変換器
５４ フォトカプラ
５６ バッファメモリ
５８ フォトカプラ
６０ バッファメモリ
６２ 再書込み可能な読出し専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）
６４ フォトカプラ
６６ インターフェース回路
６８ 画像処理用コンピュータ
７０ ＴＶモニタ装置
７２ 中央演算処理ユニット
７４ 回路ボード
７６ Ｉ／Ｆコントローラ
７８ モニタコントローラ
８０ バスインターフェース回路
８２ デジタル信号処理回路
８４ デジタル／アナログ変換回路
８４Ｒ・８４Ｇ・８４Ｂ デジタル／アナログ変換器
８６Ｒ・８６Ｇ・８６Ｂ 増幅器
８８Ｒ・８８Ｇ・８８Ｂ デジタル加算器
９０ パラレル／シリアル変換器
９２ 画像処理用コンピュータ
９４ ＴＶモニタ装置
９６ ＣＰＵ
９８ 回路ボード
９８Ａ バッファメモリ
９８Ｂ カラーエンコーダ
１００ Ｉ／Ｆコントローラ

Claims (8)

1. スコープと、このスコープを着脱自在に接続させるようになった画像信号処理装置とから構成される電子内視鏡において、
   前記スコープが光学的被写体像をアナログ画素信号に変換する光電変換撮像手段を包含し、前記画像信号処理装置が前記光電変換撮像手段からアナログ画素信号を所定の周波数のクロックパルスに従って読み出すアナログ画素信号読出し手段と、このアナログ画素信号読出し手段によって読み出されたアナログ画素信号をデジタル画素信号に変換するアナログ／デジタル変換手段と、前記デジタル画素信号に対して画像信号処理を施す画像処理用コンピュータに前記アナログ／デジタル変換手段によって変換されたデジタル画素信号をデジタル画素信号のまま所定の周波数のクロックパルスに従って出力するデジタル画素信号出力手段と、前記画像処理用コンピュータに装着することにより前記デジタル画素信号をデジタル画素信号のまま前記画像処理用コンピュータに受信させる回路基板とを包含することを特徴とする電子内視鏡。
2. 請求項１に記載の電子内視鏡において、前記デジタル画素信号出力手段は前記アナログ／デジタル変換手段によって変換されたデジタル画素信号を一時的に保持するバッファメモリを有することを特徴とする電子内視鏡。
3. 請求項１または請求項２に記載の電子内視鏡において、前記デジタル画素信号出力手段の動作が前記画像処理用コンピュータの所定の規格化インターフェース回路により制御されることを特徴とする電子内視鏡。
4. 請求項３に記載の電子内視鏡において、前記規格化インターフェース回路がＲＳ−２３２Ｃインターフェース回路であることを特徴とする電子内視鏡。
5. 請求項３に記載の電子内視鏡において、前記規格化インターフェース回路がＲＳ−４２２インターフェース回路であることを特徴とする電子内視鏡。
6. スコープと、このスコープを着脱自在に接続させるようになった画像信号処理装置とから構成される電子内視鏡と、この電子内視鏡と接続可能な画像処理用コンピュータとを具備する電子内視鏡システムであって、
   前記スコープが光学的被写体像をアナログ画素信号に変換する光電変換撮像手段を包含し、
   前記画像信号処理装置が前記光電変換撮像手段からアナログ画素信号を所定の周波数のクロックパルスに従って読み出すアナログ画素信号読出し手段と、このアナログ画素信号読出し手段によって読み出されたアナログ画素信号をデジタル画素信号に変換するアナログ／デジタル変換手段と、このアナログ／デジタル変換手段によって変換されたデジタル画素信号をデジタル画素信号のまま所定の周波数のクロックパルスに従って前記画像処理用コンピュータに出力するデジタル画素信号出力手段とを包含し、
   前記画像処理用コンピュータが、前記画像処理用コンピュータに対して着脱自在となった回路基板として構成され、前記デジタル画素信号出力手段と接続されるようになった所定の規格化インターフェース回路を包含し、
   前記デジタル画素信号出力手段の動作が前記規格化インターフェース回路により制御されることを特徴とする電子内視鏡システム。
7. 請求項６に記載の電子内視鏡システムにおいて、前記規格化インターフェース回路がＲＳ−２３２Ｃインターフェース回路であることを特徴とする電子内視鏡システム。
8. 請求項６に記載の電子内視鏡システムにおいて、前記規格化インターフェース回路がＲＳ−４２２インターフェース回路であることを特徴とする電子内視鏡システム。

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